四月-每日一文
芳菲四月
4.30
海绵相关微生物群体参与硫循环的相对丰度和转录活性
小超人
在过去的几十年中，我们对海绵相关（sponge-associated）微生物的活动及其对生物地球化学循环的贡献的了解逐渐增加。其中参与碳和氮代谢的功能类群研究较多，但涉及硫循环的研究仍有限。近日，Sigmund Jensen在Microb Ecol上发表了一篇题为“The Relative Abundance and TranscriptionalActivity of Marine Sponge-Associated Microorganisms Emphasizing Groups Involvedin Sulfur Cycle”的文章。作者在挪威Korsfjord的冷水海绵Geodiabarretti中检测到硫酸盐还原和硫化物氧化作用，旨在确定与硫代谢相关的现存的与活性海绵相关的微生物群。通过小亚基核糖体RNA（16S rRNA）基因和转录本（互补DNA（cDNA））文库的比较分析发现了较大的差异。①尽管基因文库的丰度低，但转录本文库以绿弯菌门为主，而酸杆菌门发现了相反的结果。②在两个文库中均检测到了变形菌门中的α和γ变形菌纲的细菌，它们与来自海绵及其他海洋无脊椎动物的潜在硫氧化细菌进化上相关，与海绵相关的δ变形菌纲与可培养的硫酸盐还原菌系统进化关系较远。③通过功能基因aprA（腺苷-5'-磷酸硫酸还原酶）及其转录物鉴定参与硫循环的微生物。在aprA序列（DNA和cDNA）中，87％属于硫氧化细菌，它们的进化枝与α-变形菌纲和γ-变形菌纲的深度分支聚集，剩余的序列与广古菌门的硫酸盐还原古菌聚集。这些结果表明在海绵硫循环中有尚未表征的细菌和古细菌起着积极的作用。
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http://sci-hub.bz/10.1007/s00248-016-0836-3
4.29
细菌碳使用、系统发育多样性和土壤有机质
胖鱼
微生物在地球上大都演绎分解者的角色，促进生态系统碳循环，从而影响气候变化。然而，微生物群落组成变化如何影响生态系统碳平衡目前还并不明确。使用定量稳定同位素技术，可以显示添加易降解碳(葡萄糖)后单个细菌类群如何影响土壤碳循环。本文是2017年4月7日Ember MMorrissey等人在The ISME Journal (IF 9.328)上发表的“Bacterial carbon use plasticity, phylogenetic diversity and thepriming of soil organic matter”文章。研究发现添加葡萄糖后许多微生物类群增加了对土壤碳的降解，转为利用其它土壤碳生长代谢，表明许多微生物类群具有碳利用可塑性（plasticity），大多数类群在葡萄糖和土壤有机质利用间转换取决于环境条件。相比之下，对葡萄糖作出其他响应(如增长减缓或葡萄糖依赖的额外生长)的细菌类群则在系统进化上表现出较强的聚类。上述结果表明，正启动（positive priming）可能是持续添加易降解碳后细菌群落的典型响应，这与自然界广泛发生的正启动效应一致。
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http://sci-hub.bz/10.1038/ismej.2017.43
4.28
肠道微生物诊断虾病发生和严重程度
参天大葱
肠道微生物是当今微生物组学研究一大热点，随着研究的进行，越来越多的证据表明肠道微生物可以指示宿主的年龄、健康状况等。近期，Environmental Microbiology刊登了熊金波课题组一篇文章“”。文章从白虾（Litopenaeusvannamei）肠道微生物、虾龄、健康状况三个方面进行了研究。文章作者表示，现有的关于肠道菌群的研究多关注于单一因素，如宿主生长阶段或健康状况等，若仅关注于某一因素而不消除其他因素的影响，这将很难阐明综合影响下宿主肠道菌群特征。为此，作者追踪研究了虾的整个生长周期，其中，既包括始终健康的虾，也包括逐步发病的虾。通过对肠道微生物-虾龄、肠道微生物-健康状况的研究，结果表明，不同阶段或发病程度的虾，肠道微生物存在显著差别，作者进一步分别筛选出了能够指示虾龄、健康状况的微生物菌株。作者对虾龄指示菌株预测虾龄的准确性进行了检验，结果表明虾龄指示菌株能够很好的拟合健康虾的虾龄(r= 0.996; P < 0.001) ，当虾发病时拟合将会被打乱。如下图，MAZ(Microbiota-for-age Z-scores) 分值在健康虾一组相对平稳，发病时分值急剧下降。随后，作者又改进了模型，在模型内添加了健康状况的指示菌株，检测发现模型诊断的准确性高达91.5%，指示菌种的丰度还可以表示发病的严重程度。
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http://onlinelibrary.wiley.com.sci-hub.cc/doi/10.1111/1462-2920.13701/full
4.27
抑制香草镰刀菌枯萎病的土壤真菌和细菌群落的不同作用
坚果儿
表征疾病抑制性土壤微生物群落是理解微生物保护作物，对抗病原菌潜力的第一步。之前对疾病抑制性土壤中细菌和真菌的联合研究很少，真菌群落经常被忽视。近来，南京农业大学的沈其荣课题组在Soil Biology & Biochemistry上发表了一篇题为“Distinct roles for soil fungal and bacterial communities associated with the suppression of vanilla Fusarium wilt disease”的文章，通过Illumina高通量测序、qPCR等技术比较了长期连作香草（vanilla）20年导致的镰刀菌枯萎病抑病性土壤（suppressive-soils）和病型土壤（conducive-soils）的微生物群落。发现：抑病性土壤具有较高的真菌多样性和较低的细菌多样性；真菌Zygomycota（接合菌门）、Basidiomycota（担子菌门）和细菌Acidobacteria（酸杆菌门）、Verrucomicrobia（疣微菌门）、Actinobacteria（放线菌）、Firmicutes（厚壁菌门）在抑病性土壤中极为丰富。值得注意的是，真菌Mortierella（被孢霉属）在抑病性土壤中占主导，占全部真菌序列的37%。被孢霉属在抑病性土壤中的绝对优势地位表明，其可以作为抑制香草镰刀菌（Fusarium）枯萎病的指示菌和增强菌。此外，分子生态网络分析揭示，相比病型土壤，抑病性土壤的真菌群落具有更多的联系和共存关系（co-occurrence relationships ）。结果表明，真菌群落可能对土壤抑制香草枯萎病的发展具有重要作用。
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http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071717300664
4.26
施用有机无机复合肥对作物产量、土壤生物活性和细菌群落结构的影响
小丸子
自20世纪80年代初以来，中国水稻和小麦的生产力大幅增加，这主要归因于高产品种的引入和化肥投入的增加。最近，对于水稻-小麦这一作物系统的生产率和可持续性的停滞甚至下降，引起了人们的持续关注。因此，为了满足中国日益增长的食品需求，发展高效、可持续的食品生产实践理论日益重要。南京农业大学资环学院沈标教授团队在Applied Soil Ecology上发表了名为“Effects of organic–inorganic compound fertilizer with reduced chemical fertilizer application on crop yields, soilbiological activity and bacterial community structure in a rice–wheat cropping system”的文章，研究了水稻小麦轮作体系中施用有机无机肥对作物产量、土壤生物活性以及细菌群落结构的影响。研究表明，在所有采样时间（水稻季和小麦季），施肥管理会增加土壤可利用营养、微生物生物量和酶活，改变土壤氮循环进程，在一定程度上促进作物产量。在所有采集的样品中，优势细菌类群主要是变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门，不同采样时间的细菌群落结构显著不同。通过共有OTU的韦恩图可以获得不同处理和不同采样时间的核心微生物组。在施用有机无机复合肥的土壤中富集到了α-变形菌、γ-变形菌、硝化螺旋菌、拟杆菌、放线菌，说明土壤的功能，如硝化作用、有机质转化等会随着施肥处理而加强。总之，实验表明施用有机无机复合肥可以改善农业生态系统长期生产、可持续利用的能力。
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4.25
污水处理厂中分离得到一株新AOA菌
李小圆
尽管氨氧化古菌(AOA)被认为适应于低氨氮环境，但在几个工业和城市污水处理厂(WWTP)仍检测到奇古菌(Thaumarchaeota)的存在。然而，关于污水处理厂相关的AOA活性与生理代谢研究仍较少报道。近日，加拿大科学家Laura等在污水处理厂中通过富集培养的方法分离出一株新的氨氧化古菌——Candidatus Nitrosocosmicus exaquare，并对其进行了全基因组测序。研究结果以“Cultivationand characterization of Candidatus Nitrosocosmicus exaquare, anammonia-oxidizing archaeon from a municipal wastewater treatment system”为题发表在ISME杂志上。在富集培养实验中，研究者发现Ca. N. exaquare可耐受至少15mM的氯化铵或者亚硝酸钠。并通过显微放射自显影技术(MAR)发现Ca. N. exaquare在氨氧化过程中会吸收利用碳酸氢盐。此外，除了无机碳源，Ca. N. exaquare在添加有机化合物，特别是苹果酸和琥珀酸的情况下，会极大刺激其生长，细胞直径达到1~2um。系统进化分析表明，Ca. N. exaquare与奇古菌的Group 1.1b其他来自WWTP的序列相近。此外还对Ca. N. exaquare基因组中编码氨氧化、碳酸氢盐固定和尿素运输分解的途径中关键的编码基因进行了解析。然而CARD-FISH-MAR实验并未检测到奇古菌的碳酸盐氢化过程，说明检测到的AOA或许还有其他碳源代谢途径。
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https://www.nature.com/ismej/journal/v11/n5/pdf/ismej2016192a.pdf
4.24
湖泊沉积物细菌、古菌、真核微生物垂直群落变化
卢瑟菌
湖泊沉积物中栖息着大量微生物，其中不同垂直分层之间的相互关系还不明确。为揭示湖泊沉积物微生物群落随垂直分层的变化规律，Wurzbacher等人对以Lake Stechlin沉积物为研究对象展开研究，近日，研究结果以“Shifts among Eukaryota, Bacteria, and Archaea define the vertical organization of a lake sediment”为题发表在Microbiome上。作者选取了采集自水深30m处的四个沉积物柱，对0-30cm的沉积物柱进行每1-4cm的分割，并通过137Cs计年法，发现其年份跨度为170年左右。对每一层沉积物进行了理化指标测定、细胞计数、marker基因高通量测序等。结果发现：在0-30cm内微生物群落β多样性几乎发生了彻底转变。上层为（<5 cm）真核和细菌群落占优势，中层为细菌群落占优势（5–14 cm），更深层（>14 cm）则古菌占优势。物种替代（taxonomic replacement）是构架微生物群落组成的主要机制，且与微生物活性参数（如CO2、CH4浓度及细菌蛋白量等）密切相关。基于研究结果作者提出了沉积物垂直群落分布的一种模型：上层为“取代层”（replacement horizon），特点为微生物群落随深度迅速发生物种变化，并伴随高的微生物活性和密切的生物互作；下层为“衰减层”（depauperate horizon），特点为低微生物丰富度、更加稳定的低能量状态及古菌占主导。
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https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-017-0255-9
4.23
硫氧化细菌介导海洋沉积物中的微生物群落演替和元素循环
小超人
大地震导致大量的海洋沉积物被运输到陆地上，我们的研究大多集中于厌氧条件，但是对于海洋沉积物中好氧微生物参与的元素转化知之甚少。近日来自东京农工大学的Hideyuki Ihara等人在Frontiers in Microbiology上发表了题为“Sulfur-Oxidizing BacteriaMediate Microbial Community Succession and Element Cycling in Launched MarineSediment”的文章。作者通过对被运输到陆地上的海洋沉积物进行了现场和实验室研究，来了解微生物群落的演替及其对沉积物地球化学性质的影响。通过二十二个月的现场调查显示，①沉积物最上层（0-2mm深度）的微生物群落随时间发生显着变化，而深层（20-40mm深）的微生物群落几乎保持不变，并保持厌氧微生物群落；②九个月后，各种硫氧化细菌（SOB）在沉积物上层占据主导地位，之后多种有机化能营养型细菌占主导地位；③化学分析表明，除Fe外，最上层的金属浓度低于深层；④在实验室对沉积物进行57天的培养实验，暴露于大气中的最上层微生物群落发生了明显的动态转变。在3天内，属于变形菌纲的SOB细菌在最上层迅速增殖并占主导地位；之后Fe（II）-氧化细菌和有机化能营养型细菌相继占据主导地位；此外，硫酸根离子浓度升高，pH降低。⑤SOB可能会通过硫化物氧化和/或酸化影响沉积物中重金属的迁移。上述结果表明SOB启动从厌氧到有氧微生物群落的动态转变，从而在海洋沉积物中的元素循环中发挥关键作用。
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4.22
玉米根际简化的代表细菌群落
卢瑟菌
植物相关的微生物对宿主的生长与健康至关重要。大量前人研究结果表明，宿主基因型（host genotypes）和非生物因子（abiotic factors）可影响植物微生物组的群落组成。然而，微生物群落组成的高复杂性使得精细解析植物相关微生物群落的动态机制和效应机制困难重重。近日，来自哈佛医学院的Niu等人在PNAS上发表了题为“Simplified and representative bacterial community of maize roots”的文章，通过构建简化的代表细菌群落，解析了其对玉米生长的影响及其相互之间的互作关系。作者通过分析不同玉米根际微生物的群落组成，构建了极其简化的细菌群落，包括Enterobacter cloacae、Stenotrophomonas maltophilia、Ochrobactrum pituitosum、Herbaspirillum frisingense、Pseudomonas putida、Curtobacterium pusillum 和 Chryseobacterium indologenes等七种菌株，它们代表了玉米根际优势的四个门中的三个。通过选择性培养的方法追踪混合菌群对无菌玉米幼苗处理过程中的丰度变化情况，以揭示每种菌株的具体作用，结果发现只有去除E. cloacae后才能导致整个微生物群落结构的丧失，这表明E. cloacae在该模式系统中起到关键作用。通过活体转化和体外实验，发现所构建的模式群落能够有效抑制病原真菌Fusarium verticillioides。通过上述实验表明，本实验所构建的简化细菌群落是一个探究根际微生物互作及剖析根际微生物对宿主有利影响的有效实验室模型。
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http://sci-hub.cc/10.1073/pnas.1616148114
4.21
综述：Mucoromycota真菌内生细菌的多样性、起源与功能
李小圆
细菌与动植物之间的互作多年来已被广泛研究，相比之下，细菌与真菌互作的研究兴起于千禧年之后，正成为微生物相关的微生物生态、人类健康及生物技术领域的新兴领域。近日，来自意大利都灵大学和美国密歇根州立大学的Bonfante and Desirò在ISME J发表了题为“Who lives in a fungus? The diversity, origins and functions of fungal endobacteria living in Mucoromycota”综述。细菌内共生大部分发生于真菌Mucoromycota门与细菌β变形菌纲（伯克氏菌属相关的）和柔膜菌纲（支原体相关的）之间。通过系统基因组进化和分支时间估测，作者提出了两种真菌中细菌内共生起源的假说：早期 vs 晚期细菌入侵。通过对内共生细菌的基因组测序发现，内共生细菌存在明显的基因组大小削减现象，尤其在丛枝菌根真菌（AMF）的内生细菌中尤其突出，因此这些细菌表现出不可培养性和宿主依赖性。与昆虫内生菌类似，真菌内生菌表现出与宿主之间的一系列从互利共生（mutualism）到拮抗作用的行为（antagonism）。最近研究表明，某些内生细菌给予植物相关宿主真菌的益处可能会传播至互作植物中，进而导致了三个水平生物的跨域互作。文章通过总结目前真菌内生细菌的研究进展，尤其以AMF为范例，为理解真菌内共生细菌的多样性、起源和功能提供了系统的理论参考。
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http://sci-hub.cc/10.1038/ismej.2017.21
4.20
安第斯高地栽培马铃薯的根际微生物随对植物发育的不同响应表现出稳定及动态的核心微生物菌群（core microbiome）
坚果儿
植物根际生活着大量对植物生长和健康具有重要作用的微生物菌群。根际微生物受到多种因素的影响，包括土壤类型，环境条件，植物基因型和植物发育。前人研究表明，某些核心微生物（core microbiome）一直存在于植物的特定发育阶段。近日，来自奥地利的Angela Sessitsch课题组在FEMS上发表了题为“Rhizosphere microbiomes of potato cultivated in the High Andes show stable and dynamic core microbiomes with different responses to plant development”的文章，作者研究了种植在安第斯高地的马铃薯根际微生物菌群，在3个不同地点的3个马铃薯生长阶段（出苗，开花，衰老）取样，对16S rRNA进行454焦磷酸测序。发现一直存在于特定的植物发育阶段的细菌分类组成几乎不受高度多样化的环境条件的影响。在OTU水平的详细数据分析揭示了根际存在着复杂的微生物群落结构，鉴定出机会性（opportunistic）的微生物菌群（包括随机发生的或在特定的环境条件下存在的OTU）；相反，核心的微生物菌群存在于所有的位点。核心微生物菌群的“稳定”组分包括在所有样品和发育阶段都大量存在的几个普遍的OTU，而“动态”组分指在特定的发育阶段丰富存在的OTU。
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https://academic.oup.com/femsec/article/93/2/fiw242/2660409/Rhizosphere-microbiomes-of-potato-cultivated-in
4.19
焦磷酸测序评估不同水分含量的玉米茬修复土壤中的细菌群落结构
小丸子
了解微生物群落对秸秆修复和耕作土壤水分的响应具有重要生态意义。然而，在中国的潮土中，这些响应仍然知之甚少。中科院南京土壤所张佳宝研究员团队在Applied Soil Ecology上发表了题为“Bacterial community structure in maize stubble-amended soils with different moisture levels estimated by bar-coded pyrosequencing”的文章，通过焦磷酸测序研究了不同水分条件下秸秆还田土壤细菌群落结构的变化。作者以长期施用有机肥和未施用有机肥的农田为背景设计实验，在两种水分水平下，添加玉米秸秆，不添加的作为对照，在20天，80天和200天取土壤样品，焦磷酸测序分析细菌群落结构。结果显示：①在相同水分条件下，添加秸秆20天和80天施用有机肥的土壤表现出更高的细菌多样性和丰富度，但200天后两种土壤中微生物多样性差异不显著；②在添加秸秆的土壤中，25%的含水量和55%的含水量形成了截然不同的细菌群落结构与多样性，说明水分显著影响细菌分布；③随着土壤可利用碳的减少，土壤中优势的富营养类群减少，而寡营养类群在适度增加。最后，作者的结论是土壤中可溶解有机碳驱动富营养和寡营养类群重新分布以响应水分和可利用碳的变化，是秸秆还田土壤中细菌群落形成的决定性因素。
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4.18
新型嗜盐脱硫古菌的发现
李小圆
缺氧盐碱环境蕴含着大量生态功能未知的不可培养古菌。人们一直认为盐碱环境下不存在硫还原功能的菌群。近日，来自俄罗斯的Michail等人在ISME杂志发表题为"Discoveryof anaerobic lithoheterotrophic haloarchaea, ubiquitous in hypersaline habitats"的文章。研究通过富集培养的方法分离出一株新型严格厌氧的无机异养营养型嗜盐古菌，并鉴定为新属嗜盐脱硫古菌属（Halodesulfurarchaeum）。此类群被认为可以甲酸盐或氢作为电子受体，将硫、硫代硫酸盐和二甲基亚砜（DMSO）作为电子供体。并通过全基因组分析检测到其用于厌氧呼吸的全套酶系，并分析了其底物特异性基因表达。这种先进的代谢可塑性和呼吸类型以往研究中从来报道过，使其可以在在高盐内陆湖，礁湖和深海无氧环境中广泛分布。嗜盐脱硫古菌的发现为长期以来被忽视的高盐缺氧生境下该类微生物可能在偶联硫循环与厌氧碳矿化中扮演重要角色的假设提供了证据。
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https://www.nature.com/ismej/journal/v11/n5/pdf/ismej2016203a.pdf
4.17
生物膜可被考虑制成微生物生物防治剂吗？
胖鱼
微生物的变化和疾病，使每年约减少1/3的作物产量。主流方式是用化学药剂来防治腐败和有害的病原微生物，但它们的大量使用不仅导致大量的环境污染，还会造成人类中毒和引发各种疾病。目前新兴的替代这种化学物质的方法是使用生物防治的微生物剂。生物农药已在很多领域被成功应用，但若想增加其活性和利用范围需要更好地理解其作用方式。少数研究指出生物膜是农业生境中的微生物群落的偏好模式，越来越多的证据表明作物表面的微生物群落的空间组织（spatial organization）可以驱动重要的生物保护机制。本文是Romain Briandet课题组最近刊登在“microbial biotechnology”杂志上题为“Should the bio fi lm mode of life be taken into consideration for microbial biocontrol agents?”的综述，本文总结了通过农作物的生物防治剂驱动生物膜的形成证据，讨论了这些表面相关的模式如何影响其生物类群、其与微生物及宿主之间的相互作用，以及对整体有益活性的影响。
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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1751-7915.12693/full
4.16
通过揭示异化腺苷硫酸还原酶的系统发育研究鉴定淡水湖泊生态系统中主要硫循环原核生物
小超人
腺苷酰硫酸还原酶（Adenylylsulfate reductase）是由AprB和AprA两个亚基组成的异二聚体复合物，是硫酸盐异化还原和硫氧化的关键酶，所以研究者普遍使用aprA作为功能性标记基因来揭示多种环境中硫循环原核生物的多样性。但目前对于广泛使用的引物组（AprA-1-FW/AprA-5-RV）的覆盖范围并没有一个系统的评价。近期，来自北海道大学的Tomohiro Watanabe等人在Scientific Reports上发表了题为“Identity of majorsulfur-cycle prokaryotes in freshwater lake ecosystems revealed by a comprehensivephylogenetic study of the dissimilatory adenylylsulfate reductase”的文章。研究者通过搜集数据库中apr基因信息，构建了其全面的序列集，以此为基础对apr基因重新进行了系统发育分析，评估广泛使用的引物组（AprA-1-FW / AprA-5-RV）的覆盖范围，并对环境aprA序列进行分类。结果如下：①通过系统发育树构建，发现了Apr lineage II的新成员及以前研究中未发现的水平基因转移事件；②使用已建立的系统发育树，我们将所有（除了从淡水湖新重新获取的aprA序列）先前报道的基于引物对AprA-1-FW/ AprA-5-RV从淡水湖泊扩增的aprA序列重新进行了分类；③所得结果用16S rRNA克隆文库分析进行了补充验证，并基于16S rRNA的序列分析支持了一些基于Apr基因的分类单元；本研究更新了我们对aprBA系统发育的认识，并揭示了几种目前不能被分类硫循环细菌的特征；所建立的公开apr序列集可以应用于将来环境序列的研究中。
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4.15
北太平洋低氧区（OMZ）甲烷的来源与去向
卢瑟菌
甲烷（Methane）是大气中含量最高的烃类，且作为强效温室气体对自工业革命以来全球变暖的贡献率高达~20%。海洋是巨大的甲烷库，尤其在海洋低氧区（Oxygen Minimum Zones，OMZs）。但目前对OMZ甲烷的来源和去向还不明确。近日，来自伦敦大学的Chronopoulou等人在ISME J上发表了题为“Origin and fate of methane in the Eastern Tropical North Pacific oxygen minimum zone”的文章，通过高分率的甲烷浓度测定、C13稳定同位素示踪及克隆文库等手段，对全球最大的海洋OMZ——东热带北太平洋（ETNP）OMZ进行了研究。结果显示：①海底沉积物是靠近大陆架深度在350-650m的OMZ中甲烷来源之一；②在含硫酸盐和硝酸盐的表层沉积物中甲烷的产生速率可达88 nmol g−1 day−1；③在这些产甲烷的沉积物中大部分（85%）甲基辅酶M还原酶α亚基（mcrA）基因来自可非竞争性产甲烷（non-competitive methanogenesis）的甲烷八叠球菌科(Methanosarcinaceae)；④13C-CH4稳定同位素同位素示踪结果显示，OMZ内部及上方水体存在活跃的好氧及厌氧甲烷氧化过程，且通过分子实验证实了存在参与好氧甲烷氧化的I型甲烷氧化菌和偶联反硝化与厌氧甲烷氧化Candidatus Methylomirabilis oxyfera的N-DAMO功能基因（甲烷单加氧酶基因，pmoA）的存在。
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http://sci-hub.cc/10.1038/ismej.2017.6
4.14
大田土壤微生物与作物产量
参天大葱
相同品种、相同管理措施等条件下，作物的产量还是会因地而异。一种说法是，产量的差异与田间土壤生物和非生物因素相关。近日（4.3）Frontiers in Microbiology杂志刊登了Hao-Xun Chang等人的文章“Metagenome-Wide Association Study and Machine Learning Prediction of Bulk Soil Microbiome and Crop Productivity”。该文对影响作物产量的生物（土壤微生物）和非生物（土壤环境因子）因素进行了相关研究。研究发现，检测的26种土壤环境因子与作物产量均不存在相关性，同时，通过PCA和CCA分析，研究揭示出多种作物产量相关微生物类群。作者认为，Bradyrhizodium和Gammaproteobacteria可能与作物固氮相关，通过提高氮素利用进而提高作物产量；而土壤Steptophyta和Planctomycetes可能会与作物竞争氮素，降低作物的氮素利用率；Actinomycetales和Ascomycota的存在可能增加作物的生物胁迫。
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http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fmicb.2017.00519/full
对疮痂病具有不同抗性的田间种植马铃薯根和块茎细菌的群落分析
坚果儿
有益微生物的成功应用很大程度上取决于对田间群落水平上植物-微生物相互作用的全面了解。因此，更好地理解田间植物相关微生物群落的多样性和功能性，有利于有益微生物的利用，进一步在农业实践中促进植物生长和控制植物病原菌。研究表明，宿主植物的遗传背景可能影响植物相关微生物群落结构的多样性和功能性。2015年12月，北海道国家农业研究中心的Seishi Ikeda课题组在microbes and environments上发表了一篇题为“Community Analysis of Root- and Tuber-Associated Bacteria in Field-Grown Potato Plants Harboring Different Resistance Levels against Common Scab”的文章。研究者将对疮痂病具有不同抗性水平的8种基因型的马铃薯，种植在Streptomyces turgidiscabies人工侵染的田地中。在开花期提取每个基因型马铃薯根、块茎和根际土的DNA，用TaqMan探针通过荧光定量PCR检测S. Turgidiscabies基因组DNA的量。并对8种基因型马铃薯的16S rRNA基因的克隆文库进行分析。结果显示，不同马铃薯基因型对块茎中S. Turgidiscabies的种群数量具有显著的影响，但是对根和根际土中S.Turgidiscabies的种群数量没有显著的影响。鉴定出3个门（变形菌门，厚壁菌门，放线菌门），在根和块茎的克隆文库中占优势。同时聚类分析在物种水平上鉴定出391个OTU。此外，在抗性和易感马铃薯基因型的根际分别观察到大量与Aquicella和Rhodococcus（红球菌属）相关的OTU。本研究为更好地理解马铃薯疮痂病的生态学和研究有效的生物防治剂提供了有用信息。
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https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsme2/30/4/30_ME15109/_pdf
4.12
沿海浮游真菌多年评估解释其多样性和丰度驱动因素
卢瑟菌
海洋浮游真菌（Mycoplankton）以纤维状（filamentous）、酵母状（ yeast forms）或作为其他浮游生物的寄生形态（parasites）在海水中自由生存，其在物种矿化和营养循环中发挥重要作用。但目前针对海洋浮游真菌的研究较少，对浮游真菌多样性的动态变化规律及其驱动因子知之甚少。近日，来自英国海洋生物协会的Taylor和Cunliffe在ISME J发表了题为“Multi-year assessment of coastal planktonic fungi reveals environmental drivers of diversity and abundance”的文章。作者通过真菌特异引物的高通量测序及定量PCR技术，对英国Plymouth附近采集的时间跨度为6年的水体样品中浮游真菌群落进行了研究。研究发现：①子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）及壶菌门（Chytridiomycota）是多年的优势浮游真菌；②可利用氮和温度是驱动浮游真菌爆发的主要因素；③浮游真菌与其他浮游微生物的关系也被揭示，如壶菌门的爆发总是伴随着硅藻的爆发；④随河流注入，盐度降低、有机质含量增加，浮游真菌多样性及丰度均会增加。研究结果将为沿海浮游真菌群落控制提供依据 。
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http://sci-hub.cc/10.1038/ismej.2016.24
4.11
益生菌多样性增强根围菌群功能及对植物病害的抑制
李小圆
随着对粮食需求的不断增加，通过拮抗菌生态防治作物病原菌入侵成为一种代替传统农药法的新方法。植物根际微生物菌群在抑制土传病原菌入侵中发挥着重要作用。近期，南京农业大学Jie Hu等在mBio杂志发表了题为"Probiotic diversity enhances rhizosphere microbiome function and plant disease suppression"的论文，通过实验室模拟及温室实验联合研究了假单胞菌群落多样性在抑制番茄根部病原体青枯雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum）中的重要性。结果显示，引入的假单胞菌联合菌群的存活率随着多样性的增加而增加。此外，由于资源竞争加剧和对病原体的干扰，假单胞菌多样性的提高降低了根际的病原体密度，进而降低了病害发生率。这些结果为植物根际不同益生菌联合体对抗病原体提供了的新依据，为生态农业提供了理论基础。
全文免费下载链接：
http://europepmc.org/backend/ptpmcrender.fcgi?accid=PMC5156302&blobtype=pdf
4.10
利用有用的根际微生物对病原菌和害虫进行生物防治（评述）
胖鱼
随着人口的不断增长，提高未来粮食的产量和质量刻不容缓。但农业生态系统中的植物保护策略上仍有许多不确定性：用于控制虫病和清除杂草的绝大多数化学物质会给人类健康带来风险，还会引起其他不良影响；而在可持续性方面，许多化学品也被质疑，或将被禁用。近日，Aurelio Ciancio等人在Frontiers in Microbiology发表了题为“Harnessing Useful Rhizosphere Microorganisms for Pathogenand Pest Biocontrol”的评述（Editorial），本评述从“Microbial Volatiles and Other Compounds（微生物挥发性物质和其他化合物）”、“Soil Amendments（添加土壤改良剂）”、“Biocontrol and Suppression（生物防治和控制）”、“Mycorrhizae, Endophytes, Symbioses（菌根菌，内生菌，共生菌）”、“Virulenceand Induced Resistance（毒力和诱导抗病性）”、“Omics（组学技术）”六个角度出发，评述了近期在微生物生物防治剂、根系微生物基因组关联和根际网络分析等方面的最新进展。了解其如何相互作用，或可提供生物环境的线索，有助于农业生态系统的有效和可持续发展。
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http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fmicb.2016.01620/full
4.09
北极康斯峡湾的表面海水中细菌二甲基磺基丙酯降解基因的多样性
小超人
二甲基磺基丙酯（DMSP）作为全球海洋中有机硫的主要来源，在全球硫循环中起着重要作用。而海洋细菌能够通过两种方式迅速降解该化合物，一是切割成二甲基硫醚（DMS）；二是脱甲基化成3-甲基巯基丙酸酯（MMPA）。但是到目前为止，我们对海洋环境中微生物DMSP代谢的大部分理解都来自于低纬度和中纬度地区进行的研究，对于高纬度地区海洋环境中微生物的DMSP代谢了解不多。近期，中国极地研究中心在Scientific Reports发表了题为“Diversity of bacterial dimethylsulfoniopropionate degradation genes in surface seawater of Arctic Kongsfjorden”的文章。研究者主要通过构建克隆文库的方法分析了北极附近康斯峡湾（Kongsfjorden）表层海水中编码细菌去甲基化（dmdA）和产生DMS（dddL和dddP）酶的基因多样性情况。研究发现，①从峡湾外部到内部，所有采样点都检测到dmdA和dddL基因，而dddP基因仅在峡湾的外部和中部发现；②系统分类后发现，dmdA基因完全来源于玫瑰杆菌（Roseobacter），而dddL基因则属于亚硫酸盐杆菌属（Sulfitobacter）；③dddP基因也主要属于玫瑰杆菌分支，但少数dddP基因与Alphaproteobacter Gammaproteobacter有较近的亲缘关系。最后，作者推测在夏季康斯峡湾的表面海水中，玫瑰杆菌可能通过去甲基化和切割途径在DMSP分解代谢中起重要作用。
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4.08
森林微生物组：多样性，复杂性和动态性（综述）
卢瑟菌
森林生态系统具有极高的初级生产力，在全球碳沉降中发挥关键作用。大量真菌、细菌、古菌等微生物栖息在森林生态系统中的各种生境下，如：树叶、树干、树皮表面、根表、周围土壤、腐木、森林周围的空气中等等。每种生境下的微生物都有其特点，如营养利用、随时间动态变化、微生物群落驱动因素等等。森林生态也常因短期影响（如火灾）或随季节变化的长期影响等而呈现动态变化，这些因素都似的森林生态系统微生物组呈现多样、复杂、动态性等特点。近日，Petr Baldrian在FEMS Microbiology Reviews发表了题为“Forest microbiome: diversity, complexity and dynamics”的综述，详细介绍了森林生态系统，按照森林生态系统相关的生境分类并分别介绍了其微生物组研究现状，并为下一步森林生态微生物组的研究进行了展望。
全文免费下载链接：
http://sci-hub.cc/10.1093/femsre/fuw040
4.07
菌群构建中三角关系的演变
参天大葱
如下图，A和B可以共存，B和C可以共存，A会排除C，问A、B、C三者最终菌群结构如何？近日Jonathan Friedman等发文“Community structure follows simple assembly rules in microbial microcosms”对这种三角关系演变进行了预测。
下图中，箭头指向A、B中间表示共存，箭头由B指向A表示仅有A存活，小圆圈表示实际群落组成，方框表示预测群落组成。图a是对三者存活情况的预测，此时仅有A和B存活；b是符合预测情况的例子，从图中可以看出菌群组成的变化轨迹，最终稳定在两株菌之间的连线上，即表示仅有这两株菌存活；c是不符合预测情况的例子。d-f与a-c同理。
在模拟实验中存在更多的可能。图g的30组实验中，符合预测的有22组，预测的准确性比较可观。三株菌相互共存的组合与预测差异较大，在可能的两种情况里，8组与预测相符，7组仅有两株菌存活。
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http://www.nature.com.sci-hub.cc/articles/s41559-017-0109
4.06
多年生高山南芥（Arabis alpina）根系微生物群落变化依赖于植被在土壤中停留时间但独立于开花时间
坚果儿
植物相关微生物群落是否有利于复杂植物性状的塑造是微生物研究中一个尚未解决的问题。前人研究表明根系微生物群落能影响植物开花时间。反过来，根系细菌群落似乎也受到植物发育阶段的影响。近日，来自德国马普植物育种研究所的 Dr P Schulze-Lefert课题组在ISME上发表了题为“Root microbiota dynamics of perennial Arabis alpina are dependent on soil residence time but independent of flowering time”的文章。作者通过16S rRNA基因测序分析研究了多年生极地高山南芥Arabis alpina在自然和受控环境下长时间根系细菌群落的变化，发现：①土壤类型和植物在土壤中的停留时间是解释多达15％的根系微生物群落变化的主要因素，而环境条件和宿主基因型则最大可解释解释11％的变化；②当在相同的土壤中生长时，多年生高山南芥的根系微生物群落组成与其一年生近亲拟南芥和碎米荠非常相似；③通过比较未开花野生型及开花的突变株高山南芥的根系微生物群落，将开花时间从植物土壤滞留时间引起的微生物变化中解偶联出来，发现两者根系微生物群落差异不显著。结合以前的研究，作者提出一个可能的模型：根系微生物一定程度上调节开花时间，然而随植物营养生长，根系微生物群落逐渐获得后，已建立的根系细菌群落组成受因开花和植物生长引起的扰动影响较小。
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http://www.nature.com/ismej/journal/v11/n1/pdf/ismej2016109a.pdf
4.05
长期施肥能够改变桑树根际土壤微生物群落结构和功能多样性
小丸子
土壤微生物在营养循环和土壤结构维护方面起着关键作用，它们的多样性是一个重要的土壤微生物参数，并且受到不同施肥管理的影响。目前，湖北省桑树种植园每年施用454公斤的氮肥。然而，有关这一高投入水平影响土壤质量及土壤微生物特性的研究还比较少。2014年，湖北农科院的C. Yu等在Applied Soil Ecology上发表了题为"Changes in soil microbial community structure and functional diversity in the rhizosphere surrounding mulberry subjected to long-term fertilization"的文章。文章通过菌落计数、DGGE、土壤活性参数测定等方法，揭示了不同施肥处理（有机无机混合肥、氮肥、氮磷钾肥、不施肥）对微生物丰度、群落结构和微生物功能多样性的影响。研究发现：①不同肥料对土壤微生物群落影响不同；②有机无机混合肥处理组的细菌、放线菌数量及微生物群落多样性较高；③氮肥处理组真菌数量较高；④芽孢杆菌是混合肥处理组的优势细菌；⑤土壤有机质对微生物群落影响显著。
全文免费下载链接：
http://sci-hub.bz/10.1016/j.apsoil.2014.09.013
4.04
根圈微生物群协调植物营养和免疫
李大圆
根际微生物影响着植物的生长发育。而土壤细菌群落的组成会随土壤养分的变化而改变。因此，就连有益的土壤微生物也会与植物争夺营养。前几日，来自北卡罗来纳州大学的Jeff Dangl课题组在<Nature>发表文章，对营养短缺情况下，植物与根圈微生物群落营养争夺及免疫反应机制做了研究。他们发现，即使有充足的磷酸盐，调节磷酸盐胁迫反应的遗传网络也会影响局部微生物群落的组成。这一观测结果背后的机制原理是，磷酸盐胁迫反应的转录调节子可以直接抑制植物防御。研究结果还表明，营养短缺和防御相比，植物对优先对营养短缺做出反应。
全文免费下载链接：
http://www.nature.com.sci-hub.cc/nature/journal/v543/n7646/pdf/nature21417.pdf
4.03
细菌通过土壤上的雨滴产生生物气溶胶的机制
胖鱼
雾化（Aerosolized）微生物可能参与气候变化、疾病传播、水土污染及微生物地理迁移等。众所周知，当表面含有微生物的气泡破裂时，生物气溶胶便会产生。但是目前还不确定土壤微生物是如何转移到大气环境中的。今天介绍一篇来自麻省理工学院（MIT）的Joung, YS (Joung, Young Soo)等人在《NATURE COMMUNICATIONS》上刊登的文章《Bioaerosol generation by raindrops on soil》。本文利用超高速摄影机、荧光成像和建模实验等技术方法，解析了土壤细菌如何通过雨滴扩散进入空气的机制：雨滴坠地时的撞击使得土壤中细菌迅速扩散至雨滴内部，并形成直径数十微米的含微生物小气泡。一滴雨能转移土壤表面0.01%的细菌，而这些细菌在气溶胶生成后仍可存活一个小时以上。这项工作进一步表明，细菌通过雨滴的传播在很大程度上依赖于当地的土壤环境和气候条件。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5344306/
4.02
肽分解菌群在常氧和缺氧沿海水域的分布
胖鱼
肽是海洋生物地球化学循环中的重要组成成分，了解哪些细菌代谢肽，有助于加深人们对海洋环境中碳、氮再矿化的认识。今天介绍一篇德克萨斯州奥斯汀大学的Liu, ZF (Liu, Zhanfei)团队在《FRONTIERS IN MICROBIOLOGY》上刊登的文章《Different Bacterial Communities Involved in Peptide Decomposition between Normoxic and Hypoxic Coastal Waters》。
研究团队用13C标记四肽、丙氨酸缬氨酸苯丙氨酸(AVFA)，对墨西哥湾北部的一个沿海站表层(常氧)和底部(缺氧)的海水进行了为期2天的实验，而细菌含有的肽通过DNA稳定同位素技术(SIP)确定。测得底部缺氧海水AVFA的分解率(0.018–0.035ΜM h-1)比在海水表面常氧(0.011–0.017ΜM h-1)要高两倍。SIP实验表明，在表面水域中的Flavobacteria、Sphingobacteria、Alphaproteobacteria、Acidimicrobiia、Verrucomicrobiae、Cyanobacteria和Actinobacteria含量最高。相比之下，在底层缺氧水域，13C则主要存在于一些Alphaproteobacteria (Thalassococcus、Rhodobacteraceae、Ruegeria)和Gammaproteobacteria(Colwellia、Balneatrix、Thalassomonas)某些属中。这些数据表明，多样化的寡营养（oligotrophic）和富营养的（copiotrophic）细菌都可以参与常氧海水中活性有机质（如多肽）的代谢，而一些已知的Alphaproteobacteria和Gammaproteobacteria广泛分布的细菌属可能对低氧水域肽的快速分解起关键作用。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5339267/
4.01
也会改变土壤细菌群落结构和多样性
小超人
Mallavarapu Megharaj团队在Appl MicrobiolBiotechnol上发表了题为“Mercury alters the bacterial communitystructure and diversity in soil even at concentrations lower than the guidelinevalues”的文章。文章作者设置了6个不同的Hg浓度在实验室条件下模拟Hg污染，通过Illumina高通量测序探究三种不同土壤（酸性、中性和碱性）在不同浓度Hg污染条件下细菌的群落变化。结果表明，Hg浓度在低于指标值时也能显著降低微生物多样性。